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摘要
本论文所设计的是适用于大倾角煤层使用的单体液压支柱，主要目的是为了保证工作人员的安全。大倾角煤层下很容易发生倾倒、下滑现象，有时甚至会发生冒顶事故。普通的单体液压支柱不能满足要求，所以要对其进行改进，本次主要改进的部位是顶盖部分，由原来的通用式改为现在的防倒式。通过楔卡的安装，其独特的“L”型设计，可以卡住顶梁底部的“л”型扁钢，实现了支柱与顶梁的相互结合，这样便在很大程度上缓解了以上可能发生的事故。其次，本次设计除了采用传统的绘图工具AutoCAD实现二维制图外，还利用Pro/Engineer软件进行三维实体造型，充分发挥出了Pro/Engineer的优点，使商家与使用者对产品在感观上有更进一步认识和了解。
关键词：大倾角； 顶盖； 防倒式； 楔卡； 三维实体造型。 Abstract
This paper is designed for large inclination coal bed use monomer hydraulic pillars. Main aim is to ensure the safety of staff, the so-called big inclination coal bed means coal bed inclination than 25° east coal bed。Its main improvements are top part, from a ceremony to present a defense down.Wedge cards through the installation and improvement to underground mining work safer，Secondly, this design tool AutoCAD drawings in addition to using the traditional two-dimensional mapping of achievement，Also used Pro/Engineer software 3D entities shape, and give full play to the advantages of a Pro/Engineer，Businesses and users to view the products in a further sense of awareness and understanding.
Key words: Great inclination; defense down; Wedge cards;
3D modelling entities.
目 录
摘要 1
Abstract 2
第1章 绪论 5
1.1 我国煤层贮存状况 5
1.2 用途 6
1.3 使用范围 6
1.4 单体液压支柱发展概况 7
1.4.1 国内、外单体液压支柱的发展趋势 7
1.4.2 使用单体液压支柱的突出优点 8
第2章 单体液压支柱的结构和工作原理 10
2.1 分类 10
2.2 技术特征 10
2.3 单体液压支柱的工作原理 11
2.4 单体液压支柱的结构 12
2.5 零部件尺寸的计算与选择 13
2.5.1 给定参数 13
2.5.2 油缸与活柱体 13
2.5.3 单体液压支柱三用阀和复位弹簧 16
2.5.4 单体液压支柱用锻件 18
2.6 单体液压支柱的橡胶件和塑料件 24
第3章 单体液压支柱结构及尺寸的验算 26
3.1 已知设计参数 26
3.2 油缸稳定性的验算 26
3.3 活塞杆的强度验算 27
3.4 缸体强度验算 29
第4章 单体液压支柱的使用与维护 30
4.1 支柱的拆装和试验 30
4.1.1 三用阀的组装 30
4.1.2 支柱组装 31
4.1.3 支柱的拆卸 32
4.1.4 试验 33
4.2 使用注意事项 33
4.3 支柱的故障与维修 35
4.3.1 常见支柱故障及排除方法 35
4.3.2 维修注意事项 38
经济分析 40
结论 41
致谢 42
参考文献 43
可修改编辑
第1章 绪论
1.1 我国煤层贮存状况
我国是煤炭资源最为丰富的国家，煤炭的储量和产量占世界第一位。煤炭已经成为我国所依赖的重要能源。我国的煤炭资源分布地域极广，煤层贮存状况也各式各样，主要有如下几个特点：
（1）从围岩和煤层贮存的关系上来说，我国不仅有贮存在软岩顶板下的煤层和一般顶板条件下的煤层，还有赋存在坚硬顶板条件下的煤层。坚硬顶板下煤层开采难度相当大，常常有几千平方米的悬顶出现，一旦垮落即可造成严重的事故。
（2）从煤层贮存的地质条件来说，由于地质条件复杂，由地壳运动而造成的被断层破坏的煤层较多。在一块煤田中，总有几条贯穿整个煤田的、大落差的断层，至于较小的断层更是层出不穷。
（3）从煤层自身的贮存条件上来说，在我国境内的煤层有近水平煤层，有倾斜煤层，有急倾斜煤层，还有直立倒转的煤层；不仅有相当稳定的大片煤层，也有像我国南方的“鸡窝”状贮存煤层。
可以看出，我国是世界上煤层贮存条件最为复杂的国家。在开采的实践过程中，工程技术人员所遇到的困难和解决困难的方式是全世界绝无仅有的。近几年煤矿冒顶事故频繁发生，因此，单体液压支柱在采矿工业中是非常重要的。它保障着国家财产和人员的生命安全，尤其在大倾角煤层中，更能体现它的重要性。但通用式单体液压支柱不能满足要求，所以对其顶盖进行改进——采用防倒式顶盖。
1.2 用途
外注式支柱是一种外部供液的恒阻式单体液压支柱。它可与金属顶梁配套使用，也可单独做点柱用，供煤矿一般机械化工作面支护顶板，或供综合机械化工作面作端头支护及其他临时性支护。
1.3 使用范围
外注式支柱使用于下列煤层条件：
（1）煤层倾角大于25°～35°的急倾斜回采工作面。
（2）煤层顶、底板条件
①工作阻力为300KN的支柱，底板抗压入强度应为28MP以上。如底板较软，支柱压入底板的深度以不恶化顶板的完整性及不影响支柱的回收为限，否则，应采取“穿鞋”或加大底座等措施。
②适用于一人工作时进行支护作业。
③顶板冒落情况较好，冒落后不影响支柱的回收。
④在分层开采人工假顶工作面或地质构造较复杂的条件下使用时，应采取安全措施。
⑤在煤质较软的爆破采煤工作面使用时，应对活柱体外表面采取保护措施，以防崩坏。且不能当贴帮柱用。
本支柱不宜使用在下列条件的工作面：
（1）煤质较硬的炮采工作面，以及周期来压特别强烈或有冲击地压的工作面。
（2）工作面采高太低，不能保证顶板下沉后支柱安全回收所需的最小高度。
（3）不同工作特征或不同工作阻力的支柱，均不能在同一工作面混用。
1.4 单体液压支柱发展概况
1.4.1 国内、外单体液压支柱的发展趋势
目前，我国煤矿的回采工作面支护装备，除一部分整体自移式液压支架外，主要的仍使用六十年代初期发展的摩擦式金属支柱，用这种支柱装备的回采工作面的产煤量约占百分之七十以上。
六十年代初期，回采工作面几乎全部使用木支架。当时开始了第一次支护技术改革，即摩擦式金属支柱配以铰接顶梁代替木支护，并经历了大约三年时间大量推广应用。
其最突出的效果之一是大幅度的降低了木材消耗。与此同时，也促使人们认识到矿山支护是一门综合的技术，与岩层控制及采掘工序紧密相关，对加强顶板管理促进安全生产起着举足轻重的作用。
我国在六十年代已开始了液压支柱的研究，经过一度中断后，于七十年代初继续进行研究试制工作，至七十年代末完成了工业性试验，进行了技术鉴定，现已经投入成批生产，并正在有计划的逐步进行回采支护的更新换代工作。近几年国内的大量实践证明，使用单体液压支柱有着良好的技术经济效果，适合国情，适应煤矿的具体情况，是进行回采支护第二次技术改革的一个方向。
但是在大倾角煤层的支护作业中，使用通用式顶盖还是具有一定的缺陷。因此，本次设计主要针对这一问题进行解决与改进。
国外主要产煤国家中，单体液压支柱曾经在回采工作面广泛采用，最早研制、使用的国家（如英国）在四十年代后期就已有产品问世。其后，联邦德国、日本、波兰、苏联等国家在五十年代相继采用，如联邦德国萨尔矿区大体经历十年左右的时间在条件适应的工作面基本上全部使用。从1956年到1963年，使用单体液压支柱的产量达84.8%，五年左右时间内使用量增长了7～8倍。国外单体液压支柱的使用情况表明，在六十年代初期技术即达到成熟阶段。
1.4.2 使用单体液压支柱的突出优点
1、初撑力高
一般地，初撑力可以达到7～10t，为摩擦式金属支柱的3～10倍（摩擦式金属支柱用液压升柱装置时初撑力2～3t，不用液压升柱装置时初撑力仅1t左右）。
2、恒阻的性能
在较小的顶板下沉量情况下，支柱即可达到额定的工作阻力，并保持恒阻的特点（摩擦式金属支柱在顶板下沉量大，支柱下缩到100mm至400mm以上时才能达到最大工作阻力）。显然，单体液压支柱能很快达到较高的工作阻力，大大改善了顶板维护状况。
3、支柱承载力均匀
初撑力大与恒阻的特点，使各支柱能较均匀的承受载荷，这是优于摩擦式金属支柱的重要特点，对保持中等稳定以下工作面顶板的完整是十分有利的。
4、支、撤速度快
单体液压支柱的升柱与降柱，靠液压系统来完成。内注式支柱只须扳动手柄、外注式支柱用注液枪从外部注液、扳动卸载阀排液等轻微操作即可完成回撤与支设作业，其速度一般比摩擦式支柱提高一倍左右。
5、促进安全生产、降低辅助材料消耗
由于初撑力高与顶板接触严实，回撤与支设速度快，控制顶板效果好，提高了工作面推进速度，冒顶事故明显减少，促进了安全生产，相应地降低了木材消耗。
第2章 单体液压支柱的结构和工作原理
2.1 分类
1、按用途分类
（1）通用型支柱。用于一般条件下使用。
（2）重型支柱。用于特殊条件下使用。
2、 按升柱时工作液循环方式分类
（1）内部注液式单体液压支柱（简称内注式）。 工作液压油在机体内形成闭路循环。
（2）外部注液式单体液压支柱（简称外注式）。从泵站供给乳化液，通过注液枪注入支柱。
3、 按材质分类
（1）热轧低碳合金钢单体液压支柱。
（2）冷拔低碳合金钢单体液压支柱。
（3）轻金属合金钢单体液压支柱。
我国批量生产、使用的是热轧低碳合金钢支柱。
2.2 技术特征
支柱型号组成和排列方式如下：
类型及特征代号用汉语拼音大写字母表示：D表示单体液压支柱，第一特征代号中N表示内注式支柱；W表示外注式支柱。第二特征代号中S代表双伸缩，无字母代表单伸缩，Q代表轻合金。主参数用阿拉伯数字表示；补充特征代号一般不用。修改序号用加括号的大写拼音字母（A）、（B）、（C）……表示，用来区分类型、主参数、特征代号均相同的不同产品。
2.3 单体液压支柱的工作原理
1、工作介质
外注式单体液压支柱工作介质为乳化液，回柱时乳化液排至工作面采空区。
2、动力来源
外注式的工作介质是由设在巷道中的泵站经高压软管、注液枪等组成的管路系统供给，并由泵站保证支柱一定的初撑力。
3、降柱方式
一般靠活柱的自重和复位弹簧降柱。
2.4 单体液压支柱的结构
DZ型单体液压支柱为外部注液的单体液压支柱。
单体液压支柱有活柱体、油缸、三用阀、顶盖、底座体、复位弹簧、手把体、活塞等主要零部件组成。如图2—1所示：
图2—1 外注式单体液压支柱装配图
2.5 零部件尺寸的计算与选择
2.5.1 给定参数
直径Φ100mm； 工作阻力300KN； 最大高度2000mm。
2.5.2 油缸与活柱体
1、油缸
油缸是支柱下部承载杆件。
如图2—2所示：
图2—3油缸
（1）主要技术要求
有足够的强度，能长期承受最高工作压力以及短期动态试验压力而不会产生永久变形。
有足够的刚度，能承受活柱侧向力，而不至于产生弯曲。
内表面在活塞密封件及导向环的摩擦力作用下，能长期工作，且磨损少，几何精度高，确保活塞密封。
（2）材料
缸筒材料一般要求有足够的强度和冲击韧性，根据油缸的参数、用途和毛坯，可选用的材料是27SiMn。
（3）缸筒的计算
①立柱的工作阻力，缸内压力，缸筒内径之间的关系为
P=D22p
式中 p——缸筒内压力，N/mm2；
D2——缸筒内径，mm；
P——立柱工作阻力，KN。
Kb= 则 p=
式中 pR——乳化液泵的工作压力；
Kb——一般在0.52～0.78之间。
Kb===0.52
初撑力= Kb×工作阻力=0.523×300=157KN
②预算缸径尺寸和缸壁厚度
缸筒内压力为
p===38.2MPa
式中 P——立柱工作阻力300KN；
D2——缸筒内径100mm。
缸筒材料为27SiMn无缝钢管，s=833.85 MPa
[]===555.9 MPa
缸壁厚度为
=
=
=3.1mm
考虑到缸口要车槽口和台阶，所以选用缸壁厚度为7mm。
（4）缸筒的加工要求
①缸筒内径采用H8、H9配合；
②缸筒内径D的圆度公差值可按9、10、11级精度选取，圆柱度公差值可按8级选取；
③缸筒端面T的垂直度公差值可按7级精度选取。
2、活柱体尺寸的确定
活柱体是支柱上部承载杆件。根据油缸的外径可以确定出活柱的内外径分别为78 mm和95 mm。
在外注式单体液压支柱的活柱外侧还装有限位装置，其是限制活柱升高，保证油缸与活柱具有一定重合长度，防止活柱拔出和损坏的装置。限位装置有限位套、限位环、钢丝挡圈和限位台阶等多种形式。缸径为100mm的DZ型支柱采用活柱上限位台阶限位。
支柱升高，活柱上限位装置与手把体接触后，如果继续供液，活柱也不再升高。因此，限位装置必须具有一定强度，使其承受初撑力时，不至于损坏。
限位台阶高度尺寸计算过程如下
H=mm=mm=151mm
式中 L——立柱最大工作行程，mm；
D2——缸筒内径，mm。
图2—4 活柱体
2.5.3 单体液压支柱三用阀和复位弹簧
1、外注式单体液压支柱三用阀的选择
三用阀顾名思义，即有三种用处的阀。它是外注式单体液压支柱的心脏，支柱靠它的单向阀完成开柱和支撑；靠它的卸载阀完成支柱的回收；靠它的安全阀在支柱过载时使支柱缓慢下缩，保护支柱不致受损。外注式支柱将三个阀组装在一起，便于更换和维修。
三用阀利用左右阀筒上的螺纹装在支柱柱头上，并用阀筒上的O形密封圈与柱头密封。
图2—5 三用阀
1—左阀筒；2—注油阀体；3—限位套；4—单向阀阀座；5—压紧螺套；6—钢球Φ8；7—锥形弹簧；8—卸载阀垫；9—卸载阀弹簧；10—连接螺杆；11—阀套；12—阀座；13—O形圈Φ13×1.9；14—O形圈Φ28×3.5；15—安全阀针；16—安全阀垫；17—六角导向套；18—O形圈Φ42×3.5；19—弹簧座；20—安全阀弹簧；21—调压螺丝；22—右阀筒
2、复位弹簧
采用复位弹簧降柱可加速支柱下降速度。复位弹簧一头挂在柱头上，另一头挂在底座上，并使它具有一定的预紧力。并且使用复位弹簧支柱的底座不能焊在油缸上，而必须活接，且采用连接钢丝与油缸连接。
复位弹簧是单体液压支柱在进行回收时，使活柱筒快速回重要零件。检验复缩的位弹簧时，应根据支柱实际支设状况，将其拉伸到最大使用高度后保持24小时，最多允许弹簧有4mm的残余变形，这样的复位弹簧才算合格。
2.5.4 单体液压支柱用锻件
外注式单体液压支柱中有5个零件是用模锻加工而成。它们分别是顶盖、手把体、底座、活塞和柱头。
1、顶盖
本次单体液压支柱主要针对大倾角煤层的工作状况而设计的，在大倾角工作面中单体支柱的倾倒与下滑问题一直都很严重,顶板冒落甚至大面积垮落事故时有发生,严重威胁着工作面的安全生产。改进单体液压支柱顶盖的结构将有助于改善以上几种情况，因此，我采用了防倒式顶盖。
防倒顶盖的基本结构如图2—5所示,它由顶盖底板、楔卡、挡板组成。楔卡安装在顶盖底板导槽内。楔卡为“L”形。每只防倒顶盖内安装两只楔卡,每只楔卡有一个侧面带有斜度。防倒顶盖取代普通顶盖后,通过楔卡卡住顶梁底部的π型扁钢,实现支柱与顶梁的相互联接。由于两只楔卡均带有斜度,因而安装时可以相互砸紧。回柱时,只须锤击楔卡的小端,使楔卡张开,脱离顶梁,便可按正常程序回拆支柱。防倒顶盖与顶梁联接后,限定了支柱与顶梁的支设状态。
顶盖是可更换件。它通过三个弹性圆柱销与活柱体的柱头（或接长柱筒）连接在一起，将顶板岩石的压力传递到支柱上，并利用四爪与楔卡防止顶板来压时支柱滑倒失效。
（1）尺寸的计算
楔卡的高度是由顶梁的厚度、宽度和煤层的角度所决定的；
h=a+c+b×tanα
式中 h——楔卡的高度；
a——楔卡厚度；
c——顶梁厚度；
b——顶梁宽度；
α——煤层倾角。
其余尺寸均由自行设计而定。
如图所示
图2—6 防倒顶盖结构 图2—7 顶盖的三维实体造型图
1— 楔卡;2——挡板;3——顶盖底板
2、手把体
手把体是单体液压支柱上唯一的一个可用手抓住的零件，对搬运、支设、移动支柱非常重要。手把体内装有防尘圈、导向环。它通过手把体连接钢丝与油缸相连接，能绕油缸自由转动便于操作和搬运。
手把体内孔的尺寸根据油缸外径、活柱外径、手把体连接钢丝、防尘圈和导向环的尺寸确定，防尘圈和导向环的尺寸根据活柱外径选取。
图2—8 手把体 图3—9 手把体三维实体造型图
3、底座
底座体由底座、弹簧挂环、O形密封圈、防挤圈等组成。它是支柱底部密封和承载的零件。它通过底座连接钢丝与油缸相连接。
底座体外径由油缸内径而定，各凹槽部分分别由安放在此处的标准件的尺寸决定，而各标准件的尺寸是根据油缸内径值查表而得。
结构形式如图2—10所示。
图2—10 底座体 图2—11 底座体三维实体造型图
4、活塞
活塞是支柱的活柱体和液压缸之间密封的零件，当支柱受力时承受一定的载荷和弯矩。活塞上装有Y形密封圈、皮碗防挤圈、活塞导向环、O形密封圈、活塞防挤圈等。它通过活塞连接钢丝与活柱体相连接。活塞起活柱导向和油缸密封作用。活塞根据密封装置形式来选用其结构形式，而密封装置则按工作压力、环境、介质等条件来选定。
（1）材料 活塞材料一般不同于缸筒的材料，选用45钢。
（2）加工要求
活塞最大的外径根据油缸内径所得，但不能完全等同与油缸内径，因为活塞要延着油缸内径进行上下往复运动，所以要小于油缸内径。活塞与活柱接触的尺寸根据活柱内径所得，其它凹槽尺寸的计算原理同手把体一样，都是根据密封结构形式来确定；
①活塞外径d对内孔D1的径向跳动公差值，按7、8级精度选取。
②端面T对内孔D1的垂直度公差值，按7级精度选取。
③外径d的圆柱度公差值，按9、10、11级精度选取。
如图所示
图2—12 活塞 图2—13 活塞三维实体造型图
利用Pro/Engineer的模型分析模块，能够即快又准确的计算出零件的体积和各个截面的面积。只要给它输入该材料的密度后，就能够计算出零件的质量。使用起来方便、快捷、准确。
下面以活塞为例进行说明
打开活塞的零件图后，在分析中点击模型分析，然后选择零件体，再输入其密度7.9×10-6kg/mm3,完成后便输出如下数值
体积=2.34×109mm3；
面积=2.67×107mm2；
密度=7.9×10-6kg/mm3；
质量=1.85kg。
5、柱头
柱头是支柱上安装三用阀的地方，承受和传递支柱的载荷。
柱头与活柱的连接方式为焊接，其外径可根据活柱外径确定，上端销孔尺寸则由标准件弹性销的尺寸所决定，安装三用阀的孔也由三用阀的外径确定。
柱头的结构形式如下图所示
图2—14 柱头 图2—15 柱头三维实体造型图
2.6 单体液压支柱的橡胶件和塑料件
单体液压支柱及三用阀中所使用的各种橡胶件和塑料件共15件，详见下表2—1。
表2—1
项目
类别
名称
规 格
材 料
数量
备 注
单
体
液
压
支
柱
Y形密封圈
防尘圈
O形密封圈
活柱导向环
活塞导向环
皮碗防掎圈
活塞防掎圈
底座防掎圈
—
—
100×3.1
80×3.1
97×10×2.5
99.4×10×2.5
99.4×2×2.5
80×1.5×2.5
100×1.5×2.5
P228丁腈橡胶
P228丁腈橡胶
P229
P229
聚甲醛
聚甲醛
聚甲醛
聚甲醛
聚甲醛
1
1
1
1
1
1
1
1
外径×高×厚
外径×高×厚
外径×高×厚（不切口）
外径×高×厚
外径×高×厚
三
用
阀
O形密封圈
安全阀垫
卸载阀垫
单向阀阀垫
42×3.5
28×3.5
13×1.9
6×2
27×3.5
14×3
P229
P229
P229
WS—520
QJ5511—1
WS—520
QJ5511—1
P907
2
1
1
1
1
1
其中大流量三用阀的安全阀部分，有一特制密封圈
所谓防挤圈是指防止O形密封圈受挤的一个圈，故它在安装时应该放在O形密封圈或Y形密封圈的低压一侧。
防尘圈的作用是紧抱单体液压支柱的活柱，在支柱升降时防止煤粉进入液压缸。
Y形密封圈是单体液压支柱的活柱通过活塞和支柱油缸密封的关键零件，又是支柱在承载时的承压件。同时在支柱回柱时，它又能使支柱的活柱快速回缩而达到回收的目的。
第3章 单体液压支柱结构及尺寸的验算
3.1 已知设计参数
（1）立柱初撑力：P1=157KN
（2）立柱工作阻力：P=300KN
（3）油缸外径：D0=114mm
油缸内径：D=100mm
（4）活柱外径：D1=95mm
活柱内径：D2=78mm
（5）支柱最大高度：2000mm
支柱最小高度：1240mm
液压行程：760mm
3.2 油缸稳定性的验算
验算活塞杆全部伸出并受最大同心纵向载荷的稳定性。
油缸稳定性条件为
Pk>P 即 Pk=
式中 Pk ——稳定的极限力；
P——最大工作阻力；
J1——活塞杆断面惯性矩， =2.18×106mm4；
J2——缸体断面惯性矩， =3.38×106mm4 。
根据 =1.2 及 =0.9查极限计算图得：
立柱稳定性的极限力为
Pk==600KN
立柱的最大工作阻力P=300KNPk可满足稳定条件上述Pk值仅当活塞杆头部距离在载荷下发生最大挠度处的距x时才适用
x=2280=2280=6555mm
所以适用。
3.3 活塞杆的强度验算
1、在承受同心最大载荷情况下油缸的初挠度1
1.027mm
式中 ——活塞杆与导向套处的最大配合间隙， =0.25cm；
——活塞杆全部外伸时，导向套前端至活塞末端间距， =151mm；
——活塞和油缸的最大配合间隙， =0.355mm；
——活塞杆全部外伸时，活塞杆头部销孔至油缸尾部销孔间距 =+=1971mm；
——立柱总重， =415kg；
——油缸轴线与水平面的交角， =。
2、油缸的最大挠度
当 ， 时
式中 0.8×10-3；
0.4×10-3；
1.08；
0.4；
E——钢的弹性模量， E=2.1×105Mpa。
3、 活塞杆的合成应力
式中 A——活塞杆的断面积， 2308.7mm2；
W——活塞杆的断面模数， 37564.5 mm2。
安全
活塞杆材料为45#钢， =360 Mpa；
—— 一般最小取1.4。
3.4 缸体强度验算
油缸壁厚验算
时，按中等壁厚缸体公式计算
式中 P——油缸内工作压力， P=38.2 Mpa；
c——计入管壁公差及侵蚀的附加厚度，一般取 c=2mm；
——强度系数，当无缝钢管时， =1；
——缸壁厚，取22.5 mm；
b ——缸体材料，27SiMn无缝钢管b=980 Mpa；
——许用安全系数，一般在3.5～5范围内选取。
把上列公式化为：
所以可以安全使用。
第4章 单体液压支柱的使用与维护
4.1 支柱的拆装和试验
4.1.1 三用阀的组装
1、组装前的装备
（1）合格的三用阀零件在组装前必须用压力油冲洗干净，任何有毛刺、铁屑或生锈的零件均不得组装。
（2）装好全部O形密封圈。
（3）六角导向套的组装
把安全阀垫装入六角导向套中，要装到底，并检查安全阀垫工作面是否平整。在阀座和六角导向套接触时，阀垫压缩量应控制在0.15～0.25mm。
（4）注油阀体的组装
将单向阀座连同限位套一起装入注油阀体中，并装入8钢球，再用一字型螺丝刀拧紧螺套（拧紧程度要适当，以防单向阀座变形），并把卸载阀垫装入注油阀体。
2、组装
将阀针装入阀座中，阀针端面不应露出阀座端面，并检查运动是否灵活，再转入阀套内，然后将连接螺杆拧入阀套并拧紧。用镊子将六角导向套装入阀套内，检查六角导向套轴向运动是否灵活，应无卡阻，然后装入8钢球、弹簧座、安全阀弹簧，用调压工具拧紧调压螺丝。
安全阀部分装好以后，将阀套装入装配套筒中。单向阀锥型弹簧装在连接螺杆上，套上左阀筒并与装配套筒拧紧，用套筒扳手将注油阀体拧入螺杆。然后拧下装配套筒，换上右阀筒。三用阀组装完毕之后，需根据《矿用单体液压支柱》（MT112—93）中的有关规定对其进行调压和试验。安全阀的开启压力调定是用调压工具调整调压螺丝的进退来实现的。
调好安全阀应涂上M10乳化剂封存。
4.1.2 支柱组装
1、组装前的准备
（1）用压力油洗净活柱、油缸、活塞、底座、手把体等零件，不允许零件上有铁屑和污物。
（2）在手把体的内表面、顶盖与柱头配合面、底座与液压缸配合面及活塞与活柱配合面涂防锈油。
（3）在活塞、底座上装入O型密封圈和防挤圈，注意防挤圈的位置应紧靠O型密封圈的低压侧。
（4）把Y形密封圈、防挤圈和导向环安装在活塞上，注意活塞导向环外径应大于活塞的最大外径。
2、活柱体的组装顺序
（1）将防尘圈和活塞导向环按次序（注意方向）装在手把体上。
（2）将手把体套入活柱体。在限位钢丝圈槽中先装上一个O形密封圈（作为装配工具），这样手把体上的防尘圈就能顺利通过，然后取下O形密封圈，将限位钢丝圈涂油装在活柱上，并测量限位钢丝圈的外径（应比油缸的外径小0.5mm以上）。
（3）将活塞装入活柱。
（4）把复位弹簧挂在活柱体中。
3、支柱整体组装
（1）将装好的活柱体装入油缸，并将手把体装好，穿上连接钢丝。
（2）将顶盖装入活柱体，用弹性圆柱销连接好，所有弹性圆柱销均不允许露出，其开口应垂直于支柱的轴向方向。注意使顶盖方体轴线与柱头阀孔轴线平行。
（3）将复位弹簧挂在底座弹簧环上，并将底座装入油缸，穿好底座连接钢丝。
（4）装上三用阀，并使三用阀卸载孔轴线垂直于支柱轴线。
4、组装注意事项
（1）除油缸、底座等裸露表面电镀外，所有连接配合部分及活柱外圆均应涂防锈油。
（2）装配底座时应将防挤圈切口背向穿钢丝槽口，在打入底座时应注意避免穿钢丝槽口碰坏防挤圈。
（3）所有连接钢丝均打入槽口，不允许外露，并将手把体和底座的连接钢丝口用火漆或油漆腻子封死。
（4）支柱组装时，不允许用铁锤敲打油缸、活塞、活柱等零件。
（5）组装完毕的支柱在运输过程中不允许随意摔砸。
4.1.3 支柱的拆卸
支柱的拆卸可按装配相反的工序进行，但应注意；
（1）底座的拆卸应用活柱顶出。
（2）先将活柱体抽出到最大高度，再拆卸手把体，以免活塞刮坏油缸。
（3）拆卸活塞时应使用卸活塞工具，用撞块冲击数次剪断O形密封圈即可取出活塞。
4.1.4 试验
支柱及三用阀组装完毕后，应按照《矿用单体液压支柱》（MT112—93）中的有关规定进行试验，合格后方可下井。
4.2 使用注意事项
（1）首先,应根据工作面采高，选择合适的支柱规格；根据工作面顶板压力大小，确定合理的支护密度。
（2）支柱必须达到出厂试验要求或维修质量标准，方可下井使用.到矿的新支柱，也必须经过检查复试合格,才能下井使用。
（3）检查乳化液泵机械电气部分是否正常,油箱乳化液是否够用，浓度是够合适。启动乳化液泵，待泵各部运转正常，供液压力达到泵站额定工作压力时方可向工作面供液。
（4）将支柱移至预定支设地点后，先用注液枪冲洗注油阀体，然后将注液枪插入三用阀中并用锁紧套连接好。
（5）支柱第一次使用前，应先升、降柱一次（最大行程），以排净缸体内空气，之后才能正常使用。
（6）支设支柱时，应注意下列四点：
①支柱应垂直于顶、底板，支设在金属铰接顶梁下面，并有一定的迎山角，使支柱处于垂直受力状态且不易推倒。
②三用阀的单向阀应朝采空区方向或下顺槽，以利安全回柱。
③支柱与工作面运输机械应有适当的距离，避免采煤机撞倒支柱或撞坏油缸、手把体和三用阀。
④支柱顶盖的四爪应卡在顶梁花边槽上，不允许将四爪顶在顶梁上或顶梁接头处。支柱配合木顶梁使用或做点柱用时，应更换顶盖（换成不带爪子的柱帽）。
（7）操纵注液枪向支柱内腔供液，并使支柱顶盖与金属顶梁接触，待支柱达到初撑力后，松开注液枪手把。注液枪卸载。摘下锁紧套后，轻轻敲打注液枪手把，在高压液体的作用下，注液枪便会自动推出。
（8）使用中的支柱，活柱升高量已接近最小安全回柱高度时，应及时回撤，以免压死。
（9）绝对禁止用锤、镐等金属物体猛力敲砸支柱任何部位，以免损坏支柱。若支柱被压成“死柱”，只能采取挑顶或卧底的方法取出，不允许爆破、锤砸或绞车拉拽。
（10）支护过程中，不准以支柱手把体作为推移装置的支点，以免损坏支柱。
（11）回柱时应严格遵守有关回柱安全操作规程，确保安全生产。
将卸载手把插入三用阀卸载孔中。顶板状况较好时采取近距离卸载，工作人员转动卸载手把使卸载手把呈水平位置。此时卸载阀打开，活柱下缩到可以撤出为止。
顶板条件较差时应采用远距离卸载，即工作人员离开支柱至安全位置，拉动卸载手把上的牵引绳使卸载手把呈水平位置，卸载阀打开，活柱下缩到可以撤出为止。
（12）回撤下来的支柱，应顶盖朝上竖直靠放，不准随意横放，以免水和煤粉进入支柱内腔和腐蚀表面。井下不允许存在无三用阀的支柱。若三用阀损坏，应及时更换三用阀。
（13）因工作面粉尘大，故除了替换顶盖、三用阀外，其他零部件不允许在工作面拆装。
（14）支柱在运输过程中应轻装轻卸，不准随意摔砸。需要使用工作面运输机时，应先在运输机上装满煤，然后将支柱放在煤层上。机头机尾应有专人护送，以免损坏支柱。
（15）注液枪使用后，应挂在支柱上，不允许随意乱仍，更不允许用注液枪敲打硬物。
（16）高压胶管应避免被采煤机压坏或损坏。
（17）短期不用的支柱，应将柱内液体放尽，封堵三用阀进液孔，以防赃物进入。
4.3 支柱的故障与维修
工作面支柱应有专人负责操作和维修检查，支柱操作和维修人员应熟悉支柱结构及操作方法，做到发现故障时能及时处理。
4.3.1 常见支柱故障及排除方法
支柱的常见故障及排除方法详见表4—1。
表4—1 单体液压支柱的故障及排除方法
序号
故障
故障原因
消除方法
1
支设设活柱不从缸体伸出
1、泵站无压力或压力低；
2、减压阀关闭；
3、注液嘴被赃物堵塞；
4、密封失效；
5、注液枪失灵；
6、管路滤网喷塞。
1、检查泵站；
2、打开截止阀；
3、清理注液嘴；
4、检查Y形圈及O形密封圈；
5、检查注液枪；
6、清洗过滤网。
2
活柱降柱速度慢或不降柱
1、复位弹簧掉了；
2、复位弹簧损坏；
3、油缸有局部凹陷；
4、活柱表面损坏；
5、防尘圈损坏
1、重挂复位弹簧；
2、更换复位弹簧；
3、更换油缸；
4、更换活柱；
5、更换防尘圈
续表1
3
工作阻力低
1、安全开启开关或关闭压力低；
2、密封件失效
1、检查安全阀；
2、更换密封件
4
工作阻力高
1、安全阀开启压力高；
2、安全阀垫挤入溢流间隙
1、重新调定安全阀；
2、更换阀垫
6
乳化液从底座溢出
1、活塞上Ф100x3.1O形圈损坏；
2、油缸变形或镀层损坏而生锈；
3、底座密封面破坏
1、更换O形圈；
2、更换油缸；
3、更换底座
7
乳化液从柱头Ф42孔溢出
1、Ф42x3.5O形圈损坏；
2、柱头密封面损坏
1、更换O形圈；
2、更换活柱体
8
乳化液从单向阀或卸载溢出
1、单向阀、卸载阀损坏；
2、单向阀、卸载阀密封面污染
1、更换三用阀；
2、清洗单向阀、卸载阀
9
顶盖损坏
使用不当
换顶盖、改进操作方法
续表2
10
液压缸弯曲或砸扁
1、操作不当；
2、突然来压时安全阀来不及打开支柱大大超载；
3、支柱压成“死柱”时用绞车拉液压缸；
4、用锤砸扁
1、改进操作方法；
2、应适当增加支护密度；
3、更换液压缸
11
手把断裂
用绞车回柱时支柱未卸载或降柱行程不够硬拉所致
1、改进操作方法；
2、更换手把
12
活柱弯曲
突然来压时安全阀来不及打开
适当增加支护密度
13
注液枪漏液
1、密封圈损坏；
2、单向阀座污染；
3、单向阀弹簧损坏
1、更换漏液部密封圈；
2、清洗或更换单向阀座；
3、更换弹簧
14
枪管和阀体间隙窜液
1、注液管松动；
2、密封圈损坏；
1、涂厌氧胶拧紧注液枪管；
2、更换密封圈
15
注液枪顶杆处窜液
1、密封圈损坏；
2、顶杆密封面损坏
1、更换密封圈；
2、更换顶杆
4.3.2 维修注意事项
（1）维修场地应清洁。零部件需经汽油清洗干净后再装配，严格防止赃物进入支柱内腔。因为赃物是破坏密封、造成渗漏的主要因素。有橡胶件，经汽油清洗后应迅速取出吹干，如浸汽油时间较长，会引起橡胶件变形变质。
（2）每根支柱都应建立维修卡片备查。每次检修时，均应详细记录故障情况、损坏零部件及检修工时等项目内容，以便统计支柱修复率、维修成本和维修质量，并有利于不断总结提高维修水平。
（3）支柱维修后应当按试验要求和维修质量标准进行各项试验，各部合格后方可下井使用。
（4）支柱维修好后，应将活柱降到底，放净乳化液，竖直靠放，存放于空气较清洁干燥的气温不低于0℃的场所。
支柱除日常维修外，应定期进行检查保养。大修周期：支柱2年，三用阀1年，注液枪1年，截止阀3个月，过滤器3个月。大修基本内容：
①清洗所有零部件；
②原则上应更换安全阀垫、单向阀座、卸载阀垫、Y形密封圈、防尘圈、导向环、
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